Diagrama de estructura del átomo: núcleo, capa de electrones. Ejemplos de

Echemos un vistazo a cómo se construye el átomo.Ten en cuenta que solo hablaremos de modelos. En la práctica, los átomos son una estructura mucho más compleja. Pero gracias a los desarrollos modernos, podemos explicar e incluso predecir con éxito las propiedades de los elementos químicos (aunque no todas). Entonces, ¿cuál es el diagrama de la estructura del átomo? De qué está hecho"?

Modelo planetario del átomo

Fue propuesto por primera vez por el físico danés N.Bohr en 1913. Esta es la primera teoría de la estructura del átomo basada en hechos científicos. Además, sentó las bases de la terminología temática moderna. En él, las partículas de electrones producen movimientos de rotación alrededor del átomo de acuerdo con el mismo principio que los planetas alrededor del Sol. Bohr sugirió que pueden existir exclusivamente en órbitas ubicadas a una distancia estrictamente definida del núcleo. Por qué esto es así, el científico desde el punto de vista de la ciencia no pudo explicarlo, pero tal modelo fue confirmado por muchos experimentos. Se usaron números enteros para denotar las órbitas, comenzando con la unidad que estaba numerada más cercana al núcleo. Todas estas órbitas también se denominan niveles. El átomo de hidrógeno tiene un solo nivel en el que gira un electrón. Pero los átomos complejos tienen más niveles. Se dividen en componentes que combinan electrones con potencial energético similar. Entonces, el segundo ya tiene dos subniveles: 2s y 2p. El tercero ya tiene tres: 3, 3p y 3d. Etc. Primero, los subniveles más cercanos al núcleo "pueblan", y luego los distantes. Solo se puede colocar una cierta cantidad de electrones en cada uno de ellos. Pero aún no ha terminado. Cada subnivel se divide en orbitales. Hagamos una comparación con la vida ordinaria. La nube electrónica de un átomo es comparable a una ciudad. Los niveles son calles. Un subnivel es una casa o apartamento privado. Orbital es una habitación. Cada uno de ellos "vive" uno o dos electrones. Todos tienen direcciones específicas. Este fue el primer diagrama de la estructura del átomo. Y finalmente, sobre las direcciones de los electrones: están determinadas por conjuntos de números, que se denominan "cuánticos".

Modelo ondulatorio del átomo

Pero con el tiempo, el modelo planetario se sometiórevisión. Se propuso una segunda teoría de la estructura del átomo. Es más perfecto y te permite explicar los resultados de experimentos prácticos. El primero fue reemplazado por el modelo ondulatorio del átomo, propuesto por E. Schrödinger. Entonces ya se estableció que un electrón puede manifestarse no solo como una partícula, sino también como una onda. ¿Qué hizo Schrödinger? Aplicó una ecuación que describe el movimiento de una onda en un espacio tridimensional. Por lo tanto, puede encontrar no la trayectoria del electrón en el átomo, sino la probabilidad de su detección en un punto determinado. Lo que une a ambas teorías es que las partículas elementales están ubicadas en niveles, subniveles y orbitales específicos. Aquí es donde termina la similitud de los modelos. Permítanme darles un ejemplo: en la teoría de ondas, un orbital es una región donde se puede encontrar un electrón con una probabilidad del 95%. El resto del espacio representa el 5%, pero al final resultó que las características de la estructura de los átomos se representan utilizando el modelo de onda, mientras que la terminología utilizada es general.

El concepto de probabilidad en este caso

¿Por qué se utilizó este término?Heisenberg en 1927 formuló el principio de incertidumbre, que ahora se utiliza para describir el movimiento de las micropartículas. Se basa en su diferencia fundamental con los cuerpos físicos ordinarios. ¿Qué es? La mecánica clásica asumió que una persona puede observar fenómenos sin influir en ellos (observación de cuerpos celestes). En función de los datos obtenidos, puede calcular dónde estará el objeto en un momento determinado. Pero en el microcosmos, las cosas son necesariamente diferentes. Entonces, por ejemplo, ahora es imposible observar un electrón sin afectarlo, debido al hecho de que las energías del instrumento y la partícula son incomparables. Esto lleva al hecho de que cambia la ubicación de una partícula elemental, el estado, la dirección, la velocidad de movimiento y otros parámetros. Y no tiene sentido hablar de las características exactas. El propio principio de incertidumbre nos dice que es imposible calcular la trayectoria exacta de un electrón alrededor de un núcleo. Solo puede indicar la probabilidad de encontrar una partícula en un área determinada del espacio. Esta es la peculiaridad de la estructura de los átomos de los elementos químicos. Pero esto debe ser tenido en cuenta exclusivamente por los científicos en experimentos prácticos.

Composición del átomo

Pero concentrémonos en todo el objeto.consideración. Entonces, además de la bien considerada capa de electrones, el segundo componente del átomo es el núcleo. Consiste en protones cargados positivamente y neutrones neutros. Todos estamos familiarizados con la tabla periódica. El número de cada elemento corresponde al número de protones que contiene. El número de neutrones es igual a la diferencia entre la masa de un átomo y su número de protones. Puede haber desviaciones de esta regla. Luego dicen que está presente un isótopo del elemento. El diagrama de la estructura del átomo es tal que está "rodeado" por una capa de electrones. El número de electrones suele ser igual al número de protones. La masa de este último es aproximadamente 1840 veces mayor que la del primero y es aproximadamente igual al peso del neutrón. El radio del núcleo es aproximadamente 1/200000 del diámetro de un átomo. Él mismo tiene una forma esférica. Esta es, en general, la estructura de los átomos de los elementos químicos. A pesar de la diferencia de peso y propiedades, se ven más o menos iguales.

Órbitas

Hablando de lo que es un diagrama de la estructura de un átomo, no se puede guardar silencio sobre ellos. Entonces, existen tales tipos:

1. s. Son esféricos.
2. pag. Parecen ochos volumétricos o un huso.
3. d y f. Tienen una forma compleja que es difícil de describir en un lenguaje formal.

Un electrón de cada tipo es posible con una probabilidad del 95%.encontrar en el territorio del orbital correspondiente. La información presentada debe tomarse con calma, ya que se trata más de un modelo matemático abstracto, más que de un estado físico real de las cosas. Pero con todo esto, tiene un buen poder predictivo respecto a las propiedades químicas de los átomos e incluso moléculas. Cuanto más lejos esté el nivel del núcleo, más electrones se pueden colocar en él. Entonces, el número de orbitales se puede calcular usando una fórmula especial: x²... Aquí x es igual al número de niveles. Y dado que se pueden colocar hasta dos electrones en el orbital, al final la fórmula para su búsqueda numérica se verá así: 2x².

Órbitas: datos técnicos

Si hablamos de la estructura del átomo de flúor, entoncestendrá tres orbitales. Todos se llenarán. La energía de los orbitales dentro de un subnivel es la misma. Para denotarlos, agregue un número de capa: 2s, 4p, 6d. Volvemos a la conversación sobre la estructura del átomo de flúor. Tendrá dos subniveles s y uno p. Tiene nueve protones y la misma cantidad de electrones. Primero uno de nivel s. Estos son dos electrones. Luego, el segundo nivel s. Dos electrones más. Y 5 llenan el nivel p. Aquí está su estructura. Después de leer el siguiente subtítulo, puede realizar los pasos necesarios con sus propias manos y asegurarse de esto. Si hablamos de las propiedades físicas de los halógenos, entre los que se incluye el flúor, entonces cabe destacar que, aunque en el mismo grupo, son completamente diferentes en sus características. Entonces, su punto de ebullición varía de -188 a 309 grados Celsius. Entonces, ¿por qué se combinaron? Todo gracias a las propiedades químicas. Todos los halógenos, y sobre todo el flúor, tienen la mayor capacidad oxidante. Reaccionan con los metales y pueden encenderse espontáneamente a temperatura ambiente sin problemas.

¿Cómo se llenan las órbitas?

¿Cuáles son las reglas y principios de los electrones? Le sugerimos que se familiarice con los tres principales, cuya redacción se ha simplificado para una mejor comprensión:

1. Principio de mínima energía. Los electrones tienden a llenar los orbitales en orden de energía creciente.
2. Principio de Pauli. No puede haber más de dos electrones en un orbital.
3. Regla de Hund. Dentro de un subnivel, los electrones primero llenan los orbitales libres y solo entonces forman pares.

El sistema periódico ayudará a llenarMendeleev, y la estructura del átomo en este caso será más comprensible en términos de imagen. Por lo tanto, en el trabajo práctico con la construcción de elementos de circuito, es necesario tenerlo a mano.

Ejemplo:

Para resumir todo lo dicho en términos deartículo, puedes hacer una muestra de cómo se distribuyen los electrones de un átomo en sus niveles, subniveles y orbitales (es decir, cuál es la configuración de los niveles). Puede representarse como una fórmula, un diagrama de energía o como un diagrama de capas. Aquí hay algunas ilustraciones muy buenas que, tras un examen detenido, ayudan a comprender la estructura del átomo. Entonces, el primer nivel está lleno. Tiene un solo subnivel, en el que solo hay un orbital. Todos los niveles se llenan secuencialmente, comenzando por el más bajo. Primero, dentro de un subnivel, se coloca un electrón en cada orbital. Luego se crean parejas. Y si hay libres, cambia a otro tema de relleno. Y ahora puede averiguar de forma independiente cuál es la estructura del átomo de nitrógeno o flúor (que se consideró anteriormente). Puede ser un poco complicado al principio, pero puede navegar desde las imágenes. Consideremos la estructura del átomo de nitrógeno para mayor claridad. Tiene 7 protones (junto con los neutrones que forman el núcleo) y la misma cantidad de electrones (que forman la capa de electrones). Primero, se llena el primer nivel s. Tiene 2 electrones. Luego viene el segundo nivel s. También tiene 2 electrones. Y los otros tres se ubican en el nivel p, donde cada uno de ellos ocupa un orbital.

Conclusión

Como puede ver, la estructura del átomo no es tan complicada.tema (si lo aborda desde la perspectiva de un curso de química escolar, por supuesto). Y no es difícil entender este tema. Finalmente, me gustaría informarles sobre algunas características. Por ejemplo, hablando de la estructura del átomo de oxígeno, sabemos que tiene ocho protones y 8-10 neutrones. Y dado que todo en la naturaleza se esfuerza por alcanzar el equilibrio, dos átomos de oxígeno forman una molécula, donde dos electrones no apareados forman un enlace covalente. Otra molécula estable de oxígeno, el ozono (O₃). Conociendo la estructura del átomo de oxígeno, es posible formular correctamente las fórmulas de reacciones oxidativas, en las que participa la sustancia más común en la Tierra.